天津大學(xué)化工分離工程教案第3章多組分精餾和特殊精餾-在線瀏覽
2025-04-10 14:57本頁面
【正文】 輕關(guān)鍵組分 （ LK） 中間組分 重關(guān)鍵組分 （ HK） 重非關(guān)鍵組分 （ HNK） ， 重組分 7 根據(jù)組分是否在精餾塔的兩端都出現(xiàn)，可分為 分配組分 和 非分配組分 。 8 二、多組分精餾過程特性 對于二組分精餾，設(shè)計(jì)變量被確定后，可從任一端出發(fā)，作逐板計(jì)算，無需試差。 下面通過實(shí)例分別對二組分精餾和多組分精餾過程分析進(jìn)行比較。 13 精餾過程的內(nèi)在規(guī)律： 在精餾塔中，溫度分布主要反映物流的組成，而總的級間流量分布則主要反映了熱衡算的限制。 二組分精餾： 最小回流比下，進(jìn)料板上下出現(xiàn)恒濃區(qū)或稱夾點(diǎn)。同理，輕組分恒濃區(qū)出現(xiàn)在提餾段中部。 如何計(jì)算最小回流比？ 18 計(jì)算最小回流比的 Underwood（恩德伍德） 公式： 假設(shè)： 各組分相對揮發(fā)度是常數(shù)； 塔內(nèi)汽液相流率為恒摩爾流。 以全回流下的 xiD代替 取 ?LK??HK的根 20 最少理論板數(shù)（ Nm）和組分分配 開車時(shí)，先全回流，待操作穩(wěn)定后出料。 什么時(shí)候采用全回流呢？ 在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中，研究傳質(zhì)影響因素。 21 計(jì)算最少理論板數(shù)的 Fenske（芬斯克） 方程： 推導(dǎo)前提： 塔頂采用全凝器； （若采用分凝器，則分凝器為第 1塊塔板）； 所有板都是理論板。 （ 2） ?AB 的近似處理： 1）兩點(diǎn)平均： WABDABAB , ??? ?2）三點(diǎn)平均： 3 , FABWABDABAB ???? ?3）單點(diǎn)值 推導(dǎo)中未作任何假設(shè)，因而是嚴(yán)格的。 （ 39） ABBAmwdwdN?lg/lg ???????????????????27 Fenske方程既可用于二組分精餾，也可用于多組分 精餾。 Fenske方程可以用來計(jì)算進(jìn)料板位置、各段理論板數(shù) 和組分分配。 （ 2）各段理論板數(shù)： （ 3）組分分配：將 Fenske方程變形可得各組分流量分配。 代入以含量表示的 Fenske方程： （ 2）規(guī)定關(guān)鍵組分在塔頂和塔釜的回收率。 清晰分割假定比較適用的情況： 輕重關(guān)鍵組分的分離程度較高，輕組分的揮發(fā)度比LK的揮發(fā)度大得多，而重組分的揮發(fā)度比 HK的揮發(fā)度小得多。 30 作業(yè)： p163 第 7題 31 實(shí)際回流比和理論板數(shù) 有了實(shí)際回流比和最少理論板數(shù)，求實(shí)際理論板數(shù)常用的經(jīng)驗(yàn)方法有： Gilliland圖、 ErbarMaddox圖。 適用于相對揮發(fā)度變化不大的情況 適用于非理想性較大的情況 32 圖 39 Gilliland圖 圖 310 ErbarMddox 33 適宜進(jìn)料板位置的確定原則： 在操作回流比下精餾段與提餾段理論板數(shù)之比等與在全回流下用 Fenske方程分別計(jì)算得到的精餾段與提餾段理論板數(shù)之比。此時(shí)，向體系中加入一種適當(dāng)?shù)男陆M分，通過與原體系中各組分的不同作用，改變組分之間的相對揮發(fā)度，使系統(tǒng)變得易于分離，這類 既加入能量分離劑又加入質(zhì)量分離劑的精餾稱為 特殊精餾 或稱 增強(qiáng)精餾 。加入的質(zhì)量分離劑稱為溶劑。加入的質(zhì)量分離劑稱為共沸劑。例如：催化精餾。 （ 5）吸附精餾： 加入吸附劑。因?yàn)檫^程需加熱，且 B在另一側(cè)也汽化，所以可稱為精餾。 39 萃取精餾和共沸精餾 萃取精餾 共沸精餾 40 萃取精餾 一、流程 41 二、萃取精餾的原理和溶劑的選擇 （ 1）溶劑的作用 設(shè) 組分 1和 組分 2組成的混合物，加入 溶劑 S進(jìn)行分離。 提高溶劑的選擇性可以 ： 1）提高 xS，即加大溶劑用量 —— 稀釋作用； 2）選擇適宜溶劑， 改變組分相互作用，如使 A1S’變大 （正偏差）， A2S’變?。ㄘ?fù)偏差），從而提高相對揮 發(fā)度。 45 三、萃取精餾過程分析 （ 1）塔內(nèi)流量分布 精餾段： 總物料衡算： DLSV nn ???? 1組分物料衡算： Dnnnn DxxLyV ???? 11或： Dnnnnn xVDxVLy111??? ??將上式的濃度改為脫溶劑的相對濃度： ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?DsDnnsnnnnsn xxVDxxVLyy ???????????? 1111111? ? 111 1 ??? ??? nsnn yyy? ?nsnn xxx??? 1 ? ?DsDD xxx??? 1（ 329） F S D W n n+1 n1 m1 m+1 m 46 以 l 代表液相中原溶液組分之流率，以 v 代表汽相中原溶液組分之流率，即： ? ?? ?nsnn xLl ?? 1 ? ?? ?nsnn yVv ?? 1則： ? ?? ?DsDnnnnn xxvDxvly ????????? 1111當(dāng) (xS )D=0 時(shí)： Dnnnnn xvDxvly ????????1
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